TBC增塑PC片材的微孔发泡及性能研究

论文摘要

本论文主要分为两大部分。第一部分是柠檬酸三正丁酯(TBC)增塑聚碳酸酯(PC)薄型片材的制备及性能研究。选用绿色环保的增塑剂TBC,通过控制条件,制备不同增塑程度的PC薄型片材。重点研究了TBC含量对增塑PC片材玻璃化温度(Tg)和模压法发泡温度区间的影响；TBC在PC中的迁移性；以及TBC对PC片材机械性能和微观结构的影响。第二部分是模压法微孔发泡TBC增塑PC片材的制备及相关性能的研究。采用普通模压机成功制备了微孔发泡TBC增塑PC薄型片材,研究了TBC含量和加工参数对微孔形态和力学性能的影响,制备了可控泡孔结构和力学性能优异的微孔片材；同时,根据微孔发泡片材的泡孔结构与力学性能的关系,建立了泡孔结构参数预测力学性能的数学模型。通过用TBC增塑PC薄型片材,实验结果表明：控制增塑时间、增塑温度和片材厚度这三个重要条件,可制备出不同增塑效果的PC片材。迁移性测试表明,增塑PC片材中TBC在白油中的迁移率最大,而在干燥空气和蒸馏水中TBC迁出能力很低。DMTA测试表明,PC片材的Tg随增塑剂含量升高而向低温方向移动,表明增塑可以降低PC片材的Tg,拓宽微孔发泡的温度区间。力学性能测试表明,增塑后片材应力应变曲线发生较大变化,曲线的屈服点逐渐模糊甚至消失,应力硬化不明显；拉伸模量和拉伸强度均随TBC相对含量的增加呈近似线性下降,拉伸取向对片材拉伸性能影响较小。XRD,SEM,偏光显微镜等测试表明,在一定的增塑条件下,片材可能会出现诱导结晶。用模压法微孔发泡TBC增塑PC片材,对其结构性能的研究表明,在不同增塑剂含量时,随发泡温度的增加,泡孔密度均先增加后减小,泡孔直径不断增大而相对密度不断减小。在不同发泡压力时,随发泡剂AC含量的增加,泡孔直径均先增加后减小,泡孔密度和相对密度均先减小后增加。微孔片材力学性能研究表明,相对密度,发泡条件等对拉伸性能有较大的影响；增塑片材的应力应变曲线与未增塑片材有明显不同且与相对密度有较大关系。运用理论公式在一定相对密度范围内可以根据相对密度预测拉伸模量和拉伸强度。DMTA测试表明,相对密度,升温速率和拉伸比对储能模量有影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一部分 绪论
• 1.1 增塑剂定义
• 1.2 增塑剂分类
• 1.2.1 按化学结构分类
• 1.2.2 按环保性分类
• 1.2.3 按使用量分类
• 1.3 增塑机理
• 1.3.1 润滑性理论
• 1.3.2 凝胶理论
• 1.3.3 溶剂化理论
• 1.3.4 极性理论
• 1.3.5 自由体积理论
• 1.4 增塑剂的研究现状
• 1.5 微孔发泡材料概述
• 1.6 微孔塑料的制备技术
• 1.6.1 热诱导相分离法
• 1.6.2 单体聚合反应法
• 1.6.3 超饱和气体法
• 1.6.4 压缩流体反溶剂沉淀法
• 1.7 微孔发泡成型工艺
• 1.7.1 间歇法
• 1.7.2 半连续法
• 1.7.3 连续法
• 1.7.3.1 微孔发泡挤出法
• 1.7.3.2 微孔发泡注射法
• 1.7.3.3 微孔发泡中空吹塑法
• 1.7.4 模压法
• 1.8 微孔发泡最新发展
• 1.8.1 微孔复合材料
• 1.8.2 微孔生物医学材料
• 1.8.3 微孔橡胶材料
• 1.9 本论文的研究目的及意义
• 1.10 本论文的创新之处
• 第二部分 实验部分
• 2.1 主要原料
• 2.2 实验仪器及设备
• 2.3 TBC增塑PC片材部分
• 2.3.1 TBC增塑PC片材的制备
• 2.3.2 TBC增塑PC片材结构和性能的表征
• 2.3.2.1 增塑PC片材表面和内部结构的表征
• 2.3.2.2 增塑PC片材中TBC含量的测定
• 2.3.2.3 增塑PC片材中TBC的迁移率
• 2.3.2.4 DMTA的测试
• 2.3.2.5 WAXD的测试
• 2.3.2.6 力学性能测试
• 2.4 微孔发泡TBC增塑PC片材的制备
• 2.4.1 发泡剂基材的制备
• 2.4.2 增塑PC片材的制备
• 2.4.3 微孔发泡PC片材的制备
• 2.5 微孔发泡PC片材的结构和性能表征
• 2.5.1 微孔结构的表征
• 2.5.2 泡孔形态的表征
• 2.5.3 力学性能测试
• 2.5.4 DMTA的测试
• 第三部分 结果与讨论
• 3.1 TBC增塑PC片材的制备
• 3.2 TBC增塑PC片材性能表征
• 3.2.1 迁移率的测试
• 3.2.1.1 干燥空气中迁移率的测试
• 3.2.1.2 白油中迁移率的测试
• 3.2.1.3 蒸馏水中迁移率的测试
• g的影响'>3.2.2 增塑对PC片材T_g的影响
• 3.2.3 增塑PC片材的力学性能
• 3.2.3.1 拉伸模量和拉伸强度
• 3.2.3.2 应力应变曲线
• 3.2.3.3 增塑条件对拉伸模量和拉伸强度的影响
• 3.2.3.4 片材取向对拉伸模量和强度的影响
• 3.2.4 增塑对PC片材形态与结构的影响
• 3.3 增塑PC片材微孔形态
• 3.3.1 微孔形态及分布
• 3.3.2 泡孔长大的过程
• 3.3.3 发泡温度与微孔直径的分布
• 3.4 加工参数对微孔结构参数的影响
• 3.4.1 发泡温度和增塑剂含量
• 3.4.2 发泡压力与发泡剂浓度
• 3.5. 加工参数对相对密度的影响
• 3.6 微孔发泡增塑PC片材的力学性能
• 3.6.1 增塑剂含量和发泡温度的影响
• 3.6.2 发泡剂浓度和发泡压力的影响
• 3.6.3 应力应变曲线
• 3.6.4 关联相对密度与力学性能
• 3.7 微孔发泡增塑PC片材的动力学性能
• 3.7.1 相对密度的影响
• 3.7.2 升温速率的影响
• 3.7.3 拉伸前后的变化
• 第四部分 结论
• 参考文献
• 硕士期间发表的论文
• 致谢